Bewegungsarten und Bahnformen

Jedem Körper kann, wenn er sich bewegt, eine solche Bewegungsart und eine Bahnform zugeordnet werden.

Für die Einteilung der Bewegungen gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, wobei zu beachten ist, dass die in der Physik üblichen Bezeichnungen historisch gewachsen sind und manchmal auch zu Missverständnissen führen.

Bewegungsarten von Körpern

Körper können sich längs ihrer Bahn mit einer konstanten Geschwindigkeit oder mit einer veränderlichen Geschwindigkeit bewegen. Danach kann man unterscheiden zwischen

• unbeschleunigten Bewegungen $(\overrightarrow{a}=\overrightarrow{0},\overrightarrow{v}=\text{konstant)}$ und
• beschleunigten Bewegungen $(\overrightarrow{a}\ne \overrightarrow{0},\overrightarrow{v}\ne \text{konstant)}$

Unbeschleunigte Bewegung: Der Körper bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit, d. h. Betrag und Richtung der Geschwindigkeit sind konstant. Eine solche unbeschleunigte Bewegung führt z. B. ein Auto aus, das auf einer geraden Strecke mit einer bestimmten Geschwindigkeit fährt.
Beschleunigte Bewegung: Der Körper bewegt sich mit veränderlicher Geschwindigkeit, d. h. Betrag oder Richtung der Geschwindigkeit oder beides sind nicht konstant. So verändert z. B. eine anfahrende Straßenbahn den Betrag der Geschwindigkeit. Sie wird schneller und führt damit eine beschleunigte Bewegung aus.
Bei einer Kurvenfahrt mit konstantem Betrag der Geschwindigkeit ändert sich die Richtung der Geschwindigkeit. Auch in diesem Fall bewegt sich der betreffende Körper beschleunigt.
Vergrößert sich bei einer geradlinigen Bewegung der Betrag der Geschwindigkeit, so spricht man von einer beschleunigten Bewegung oder von einer Bewegung mit positiver Beschleunigung. Typische Beispiele dafür sind Anfahrvorgänge von Fahrzeugen. Verkleinert sich dagegen der Betrag der Geschwindigkeit, so spricht man manchmal von einer verzögerten Bewegung oder von einer Bewegung mit negativer Beschleunigung oder mit einer Verzögerung. Typische Beispiele dafür sind Bremsvorgänge bei Fahrzeugen.

Der historisch eingeführte Begriff gleichförmige Kreisbewegung meint eine Bewegung eines Körpers auf einer Kreisbahn mit konstantem Betrag der Geschwindigkeit. In diesem Falle ändert aber die Geschwindigkeit ständig ihre Richtung (Bild 2). Eine gleichförmige Kreisbewegung ist somit stets eine beschleunigte Bewegung, wobei diese Beschleunigung, die Radialbeschleunigung, konstant ist und in Richtung des Mittelpunktes der Kreisbewegung zeigt.
Nach dem Betrag der Beschleunigung können beschleunigte Bewegungen noch einmal in gleichmäßig beschleunigte und ungleichmäßig beschleunigte Bewegungen unterteilt werden. Eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung liegt vor, wenn der Betrag der Beschleunigung konstant ist. Beispiele für solche gleichmäßig beschleunigten Bewegungen sind der freie Fall eines Steines, eine Kreisbewegung mit konstantem Betrag der Geschwindigkeit oder das Anfahren eines Fahrzeuges mit konstanter Beschleunigung auf einer geraden Strecke.
Eine ungleichmäßig beschleunigte Bewegung liegt vor, wenn die Beschleunigung nicht konstant ist. Verändern können sich der Betrag oder die Richtung der Beschleunigung oder beides. Ein anfahrendes Auto bewegt sich zumindest beim Wechsel des Ganges ungleichmäßig beschleunigt.

Nachfolgend sind die verschiedenen Arten von Bewegungen in einer Übersicht dargestellt.

Bahnformen bei der Bewegung von Körpern

Die Orte, die ein Körper bei seiner Bewegung nacheinander durchlaufen hat, nennt man die Bahn oder auch die Bahnkurve des Körpers.
Bei manchen Bewegungen kann man die Bahn eines Körpers auch im Nachhinein noch gut erkennen. Schlittschuhe und Ski hinterlassen im Eis bzw. im Schnee Spuren, die die Bahnen der Läufer nachzeichnen. Auch im Sand kann man anhand der Spuren die Bahnen von Fahrzeugen, Menschen oder Tieren erkennen. Kondensstreifen am Himmel zeigen die Bahn von Flugzeugen (Bild 3), Wasserstreifen an Fensterscheiben zeigen die von Regentropfen. Häufig kann man die Bahn eines Körpers, z. B. eines Satelliten, nur durch aufwändige Messungen und Berechnungen ermitteln.

Bewegungen kann man nach der Form ihrer Bahn (Bahnform) einteilen. Meist unterscheidet man

• geradlinige Bewegungen und
• krummlinige Bewegungen

Bei einer geradlinigen Bewegung bewegt sich ein Körper auf einer geraden Bahn. Das ist z. B. bei einem Zug der Fall, der eine gerade Strecke entlangfährt (Bild 4).

Bei einer krummlinigen Bewegung bewegt sich der Körper auf einer beliebigen krummlinigen Bahn. Das ist z. B. bei einem Fußballspieler häufig der Fall.
Eine spezielle krummlinige Bewegung ist die Kreisbewegung, bei der sich ein Körper auf einer kreisförmigen Bahn (Kreisbahn) bewegt. Ein Beispiel dafür sind die Gondeln eines Riesenrades (Bild 4). Von der Kreisbewegung zu unterscheiden ist die Drehbewegung eines Körpers um eine Achse. So führt z. B. beim Riesenrad jede Gondel und die Personen in ihr eine Kreisbewegung aus. Das Riesenrad als Ganzes dreht sich um eine Achse und führt somit eine Drehbewegung aus.

Nachfolgend sind die verschiedenen Bahnformen in einer Übersicht dargestellt.

Zur vollständigen Charakterisierung einer Bewegung muss man sowohl die Bewegungsart als auch die Bahnform angeben, bezeichnet dann also beispielsweise eine Bewegung als

• gleichförmige geradlinige Bewegung,
• gleichförmige Kreisbewegung,
• gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung,
• gleichmäßig beschleunigte Kreisbewegung usw.